種植密度對重慶地區玉米產量及莖稈強度的影響

李鴻，周茂林，李曄，蔣志成，馮定明

（重慶市農業科學院，重慶 401329）

玉米籽粒產量受品種、栽培管理、生態條件等多方面影響［1-3］。在栽培管理中，種植密度是影響產量及其構成的關鍵因素之一［4，5］。大量研究表明，增加種植密度對玉米個體發育、群體產量均有顯著影響［1-3，6，7］。吳明泉等［8］指出，陰雨寡照條件下，夏玉米籽粒產量隨種植密度增加而先增后降。孔祥彬等［9］研究表明，隨玉米種植密度增加，葉面積指數增大，單株葉面積和干物質量均呈降低趨勢。在高密度下，莖稈力學特征均隨種植密度的增加而逐漸減小［10］。玉米倒伏造成機械收獲困難，增加落穗、落粒和產量損失［11］。為實現低倒伏率、高產量的目標，本研究針對重慶地區篩選出的宜機收品種渝單30和先玉1171，探究宜機收品種在重慶地區的合理種植密度以及莖稈強度表現特征，以期為重慶地區玉米高產高效栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在重慶市銅梁區侶俸鎮（29°51′41″N，105°59′53″E）進行，海拔311 m，丘陵地貌，土地較平整，土壤為紫色土。pH值7.63，有機質21.9 g／kg，全氮1.15 g／kg，全磷0.77 g／kg，全鉀22.4 g／kg，堿解氮161.5 mg／kg，有效磷27.0 mg／kg，速效鉀173.0 mg／kg。

1.2 試驗設計

設置先玉1171（A1，半緊湊型）、渝單30（A2，平展型）2個品種，30 000（B1）、45 000（B2）、60 000（B3）、75 000（B4）、90 000（B5）、105 000（B6）株／hm26個密度的雙因素試驗，隨機區組排列，3次重復，小區面積36 m2。播種期2019年3月24日，金正大緩釋肥一次性施肥（N240 kg／hm2），其他管理同大田栽培。

1.3 測定指標

生長與生育性狀、莖稈強度、倒伏倒折率、葉綠素含量、葉片含氮量、產量及產量構成性狀。

1.4 數據分析

采用Excel 2010和DPS 2006進行數據整理和統計分析

2 結果與分析

2.1 生長發育特性

從表1可見，各處理間生長發育進程無明顯差異，但株高、穗位、莖粗有明顯差異。先玉1171（A1）株高平均高于渝單30（A2）42.0 cm，穗位卻較渝單30低7.8 cm，莖粗較渝單30小0.1 cm。不同密度條件下，30 000株／hm2（B1）玉米植株最矮、穗位最低，隨密度增加株高增加，到90 000株／hm2（B5）時達最大值，隨后株高、穗位高下降；B1莖粗最大，隨密度增加莖粗明顯下降。從表2可見，玉米單株干物質積累量、葉面積、葉片含氮量均隨密度增加而減少；干物質積累隨籽粒灌漿進程推進而增加，葉面積則隨灌漿進程推進而降低。

表1 各處理農藝性狀比較Table 1 Agronomic characteristic under all treatments

表2 各處理植株生理特征比較Table 2 Comparison of physiological characteristics of different treatments

2.2 田間倒伏情況

由表3可知，2個品種無論抗倒伏、倒折能力均較強，且先玉1171優于渝單30。不同密度處理的倒伏、倒折表現為：B1、B2沒有倒伏，從B3開始隨密度增大倒伏增加，但增加趨勢不明顯，最高密度倒伏率僅0.87%；但倒折率變化較大，B1、B2間倒折率無差異，分別為0.89%、0.21%，B3時達到2.62%，其后隨密度增大倒折率明顯上升，到B5、B6時倒折率達10%、6.94%。從倒折、倒伏看，種植密度不應超過B4（機收要求：倒折率小于5%），即75 000株／hm2。

表3 不同品種、密度處理下的玉米倒伏情況Table 3 Lodging of maize under different varieties and densities %

2.2.1 莖稈強度

由表4可知，在吐絲后10 d和成熟期，先玉1171（A1）品種針刺強度均強于渝單30（A2），而成熟期A1品種壓折強度低于A2。成熟期，莖稈針刺強度隨種植密度增加而降低，具體表現為：針刺強度均值從44.04 N下降至36.72 N；而莖稈壓折強度，在吐絲后10 d、成熟期均隨種植密度增加而降低，具體表現為：成熟期莖稈壓折強度均值從302.66 N下降至152.00 N。由此可見種植密度對莖稈強度影響較大。

表4 不同品種、密度下玉米莖稈3、5、7節平均針刺強度及壓折強度Table 4 Average needling and crushing strength of 3，5，7 nodes of stem under all treatments N

對各處理玉米3、5、7節針刺強度、壓折強度進行差異分析表明，12個針刺強度試驗中有4個方差分析無顯著差異，而12個壓折強度測試中方差分析均達顯著差異水平，且莖稈強度與密度變化具有明顯規律（表5）。針刺強度相關系數為-0.58～-0.98，因此，用針刺強度數據判斷密度與莖稈強度變化可靠性較低；壓折強度相關系數為-0.93～-0.99，說明壓折強度測試數據可靠性好，代表性強，壓折玉米3、5、7節數據與壓折強度綜合平均數據都能很好地反映真實現象。不同密度下，隨灌漿進程推進不同品種的莖稈強度表現增加，隨密度增加莖稈強度逐步變小。

表5 各時期各處理玉米莖稈強度與密度的相關系數Table 5 Analysis results of correlation coefficient between stem strength and density under the different treatments at the different stages

2.2.2 莖稈強度與倒伏的相關性分析

成熟期莖稈壓折強度與倒伏、倒折率的相關性分析表明：無論與倒伏、倒折，還是與總倒伏倒折的相關系數都在-0.78～-0.92之間，說明莖稈強度與倒伏存在較高的相關性，可以作為抗倒指標之一（表6）。

表6 成熟期莖稈壓折強度與倒伏倒折的相關系數Table 6 Correlation between stem crushing strength and lodging at the muturation stage

2.3 產量性狀與穗部性狀

先玉1171屬于穗粒型品種，粒重低但單穗粒數多，渝單30屬于粒重型品種，粒重大，但單穗粒數少，兩品種理論單株產量渝單30約高5.56%。

穗粗、穗長、行數、行粒數、百粒質量、單株理論產量隨密度增加而降低，且禿尖增長。但理論總產量則隨密度增加而增加，以105 000株／hm2處理最高。實際產量方差分析結果表明，品種間產量差異顯著，A1（先玉1171）比渝單30顯著增產15.70%；密度間產量差異顯著，以B4處理產量最高，較B1、B2顯著增產，但與B3、B5、B6差異不顯著（表7）。

表7 不同品種與密度的玉米穗部性狀及產量比較Table 7 Panicle characteristic under varieties and plant density treatments

2.4 產量與密度的回歸分析

先玉1171的B4、B5、B6較B1、B2、B3極顯著增產，而B4～B6間差異不顯著，種植密度與產量滿足y＝-7E-07x2+0.144 1x+4 202.5線性回歸方程，R2＝0.996 9。渝單30以B4產量最高，但B3～B6間差異不顯著，種植密度與產量滿足y＝-8E-07x2+0.124 4x+4 395.8線性回歸方程，R2＝0.884 2（圖1）。

圖1 品種與密度產量回歸曲線Fig.1 Linear regression relationship between the variety and yield，density and yield

3 討論

玉米產量受品種、環境和栽培措施共同影響，提高玉米種植密度是獲得高產的重要栽培措施之一。近年來，玉米全程機械化水平不斷提高，種植密度也隨之增大［12］，種植密度增加會導致玉米株高變高、莖粗變細、莖稈強度降低，從而增加植株倒伏和倒折的風險，顯著降低玉米產量［13，14］。前人研究表明，玉米群體產量隨種植密度增加而提高，當增加到一定程度時，產量則不再增加，即玉米產量與種植密度關系符合線性二次回歸方程［15，16］。本研究結果與其一致。在本試驗條件下，半緊湊型品種先玉1171和平展型品種渝單30，種植密度與產量均呈二次線性回歸關系，先玉1171由回歸方程擬合求出最高產量的對應密度為10 292株／hm2，但從倒伏率來看（表3），種植密度達到90 000株／hm2時，植株倒伏率達10.0%（機收要求小于5%），綜合考慮，建議種植密度應在75 000～90 000株／hm2；從渝單30線性回歸方程擬合，獲得最高產量的對應密度為77 750株／hm2，從莖稈強度看，渝單30倒伏倒折風險高于先玉1171，因此推薦渝單30種植密度為60 000～75 000株／hm2。

本試驗結果表明，莖稈壓折強度與植株倒折率、倒伏率相關。前人研究指出，種植密度、莖稈拉力、莖稈穿刺力、莖粗、株高、穗位高是影響植株倒伏的直接因素［17］，植株倒折率與莖稈穿刺強度、壓折強度、壓碎強度呈顯著負相關［18］。而本研究表明，莖稈倒折率與莖稈壓折強度負相關，但差異未達顯著水平，可能是調查倒折率和倒伏率只在玉米成熟期，而機械收獲一般在生理成熟期后7～14 d，如果增加這個時間倒折率和倒伏率的調查和莖稈強度測定結果，將更具意義。

4 結論

（1）兩個品種隨密度增加，植株生育期、株高變化不大，但穗位高增加，莖稈粗度、葉綠素含量、葉片含氮量、單株營養積累、莖稈針刺壓折強度明顯下降，倒伏、倒折率上升。

（2）種植密度與莖稈壓折強度密切相關，莖稈壓折強度可作為植株抗倒伏指標之一。

（3）在重慶陰濕寡照生態條件下，先玉1171品種產量顯著高于渝單30。結合重慶夏季暴雨風災多、高溫逼熟快、密植易倒伏特點和方差分析結果，重慶地區春玉米渝單30適宜密度為60 000～75 000株／hm2，先玉1171適宜密度為75 000～90 000株／hm2。